핵염기
화합물의 부류 / From Wikipedia, the free encyclopedia
핵염기(核鹽基, 영어: nucleobase)는 뉴클레오사이드의 구성 성분으로 질소를 함유하고 있는 생물학적 화합물이다. 뉴클레오사이드는 뉴클레오타이드의 구성 성분이며, 뉴클레오타이드는 핵산을 구성하는 단위체로 작용한다. 핵염기는 질소 염기(窒素鹽基, 영어: nitrogenous base) 또는 간단히 염기(鹽基, 영어: base)로도 알려져 있다. 핵염기가 염기쌍을 형성하고, 서로 겹쳐 쌓이게 하는 능력은 리보핵산(RNA) 및 디옥시리보핵산(DNA)와 같은 긴 사슬 구조를 형성하게 한다.
아데닌(A), 구아닌(G), 사이토신(C), 티민(T), 유라실(U)의 5가지 핵염기를 주요 염기라고 한다. 이들 주요 염기들은 유전 암호의 기본 단위로 기능하며, 아데닌(A), 구아닌(G), 사이토신(C), 티민(T)은 DNA에서 발견되고, 아데닌(A), 구아닌(G), 사이토신(C), 유라실(U)은 RNA에서 발견된다. 티민과 유라실은 티민이 고리의 5번 위치에 메틸기를 가지고 있다는 점을 제외하면 동일하다.
아데닌과 구아닌은 퓨린에서 유래한 융합된 고리 골격 구조를 가지고 있기 때문에 퓨린 염기라고 한다. 마찬가지로 사이토신, 유라실, 티민은 피리미딘에서 유래한 단일 고리 골격 구조를 가지고 있기 때문에 피리미딘 염기라고 한다. 퓨린 계열의 염기는 아데닌의 6번 탄소와 구아닌의 2번 탄소에 아미노기를 특징적으로 가지고 있다.[1] 전형적인 이중나선 DNA에서 아데닌(A)은 티민(T)과 염기쌍을 형성하고, 구아닌(G)은 사이토신(C)과 염기쌍을 형성한다. 이러한 퓨린 염기와 피리미딘 염기는 상보적인 염기쌍을 형성하여 DNA 이중나선의 두 가닥을 수소 결합으로 연결한다. DNA에서 퓨린 계열 염기와 피리미딘 계열 염기 사이에 상보적인 염기쌍이 형성되므로 DNA 이중나선의 지름은 2 nm로 일정하다. 상보적인 염기의 아미노기와 카보닐기 사이에 수소 결합을 형성하게 되는데, 아데닌(A)과 티민(T) 사이에는 2개의 수소 결합을, 구아닌(G)과 사이토신(C) 사이에는 3개의 수소 결합을 형성한다.
아데닌, 구아닌, 잔틴, 하이포잔틴, 퓨린, 2,6-다이아미노퓨린, 6,8-다이아미노퓨린과 같은 핵염기들은 지구에서 뿐만 아니라 우주에서 형성되었을 수도 있다.[2][3][4]
핵염기에서 염기라는 용어는 산-염기 반응에서 이들 화합물의 화학적 특성을 반영하지만, 이러한 특성은 핵염기의 생물학적 기능의 대부분을 이해하는 데 그렇게 중요하지는 않다.